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1、2010年囊36蕾曩4霸Vo!．36No．4Aug．2010溫度分布對自由盤層流換熱的影響呂品，王成明，趙熙，徐國強(qiáng)(北京航空航天大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，北京100191)呂品(1963)。女，副教授，主要從事工程熱物理研究。收稿日期：2009一”一10摘要：在盤面過余溫度為半徑的多項式分布的第1類熱邊界條件下，對自由盤不可壓層流流動和換熱進(jìn)行了數(shù)值模擬，盤面局部努賽爾數(shù)的計算值與理論解相比符合很好。計算結(jié)果表明：過余溫度成倍變化時，盤面局部努賽爾數(shù)不受影響；過余溫度按n次單項式分布時，盤面的局部努賽爾數(shù)與所有按幾次多項式分布時所得局
2、部努賽爾數(shù)相比為最大；過余溫度為任意多項式分布時，盤面局部努賽爾數(shù)數(shù)值上介于過余溫度單獨按該多項式的最高次和最低次分布所得到的局部努賽爾數(shù)之間，且隨最高次項系數(shù)的增大而增大、隨最低次項系數(shù)的增大而減小、隨著中間次數(shù)項的系數(shù)在低半徑區(qū)域增大而增大在高半徑區(qū)域增大而減小。通過對計算數(shù)據(jù)的分析．給出和驗證了過余溫度接任意多項式分布時盤面局部努賽爾數(shù)的計算公式。關(guān)鍵詞：自由盤；流動；換熱：溫度邊界條件：渦輪盤EffectofTemperatureDistributiononLaminarHeatTransferforFreeDiskLVPin
3、，WANGCheng—ming,ZHaoXi．XUGuo—qiang(Propulsion，BeihangUniversity，Beijmg100191，China)Abstract：IV／thFirstheat60wIda可conditionthatpolynomialdistributiontaking如I
4、}surfacesurplustemperature璐radius，thenumericalsimulationofflowandheattransferforthe咖ediskincompressiblelaminarwas
5、conducted．Thecalculationof如I
6、}Nusseltnumberwellconformedtoitstheorysolution．Theresults8howthatthedisk8u,rfo,ceNussehnumberiscottsta／ttwhensurplustemperaturecha,艫inmultiple，ismaximuratamongallthelocalNusseltnumberobtainedaccordingtOpolynomialdistributionwithexponent凡when
7、surplustemperatureisdistributedonmonomialexpressionwithexponentn，isbetweenthelocalNussehrmmberobtainedaccordingtopolynomialdistributionwithmaximumandminmuwexponents，andiucreaseswithmaximumexponentcoefftcient，decreaseswiththeminimumexponentcoefficient,andincremeswithinte
8、rmediateexponentcoefftcientatlowradiuremius，decreaseswiththeintermediateexponentcoefficientat她咖radiuregains．Bringanalyzingcaleulateion,theform如如rcalculatingdisksurfacelocalNussehnumberwithsurplustemperatureisdistributedonanypolynominalorepresentedandvalidate．Keywords：fr
9、eedisk；flow；heattransfer；temperatureboundarycondition；turbinedisk1引言自由盤是指在無限大空間里以一定角速度旋轉(zhuǎn)的圓盤，遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)盤的流體靜止，研究自由盤的流動和換熱是研究實際發(fā)動機(jī)中復(fù)雜盤腔內(nèi)流動和換熱的基礎(chǔ)，如在某些情況下，轉(zhuǎn)靜系旋轉(zhuǎn)盤腔可簡化成自由捌1I。對自由盤層流流動，Vonkarmanl2I通過相似變換，將控制自呂品答：暑度分布勸自由盤蘑流換熱羽影瞳由盤附近流體流動的偏微分方程轉(zhuǎn)化為常微分方程并求解，得到自由盤的局部流量系數(shù)和盤面單側(cè)力矩系數(shù)；對盤面換熱，給定盤面
10、過余溫度n(瓦為盤面溫度、I為主流溫度)的情況下，Dorfmanl3l、OwenH嗵過積分求解能量方程分別得到盤面局部努賽爾數(shù)。對自由盤的湍流流動，Vonkarman[21、Doffman園、Owenlal分別采用理論推
